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稀土发光纳米片材料的制备及性能研究

张琳  
【摘要】:稀土元素由于具有独特的4f能级结构,因而在受到紫外光激发的时表现出优良的光学性能,作为一种有效的发光中心,稀土离子在无机和有机发光材料中已有广泛应用。稀土纳米片材料由于其独特的结构(二维方向片状结构,一维方向纳米尺寸)以及特有的发光性质而引起广泛关注。 本文包含以下几个方面: 1.通过水热合成方法首先制备了Y2(OH)5NO3·nH2O层状材料,并对水热过程中溶液pH对形貌的影响进行了研究。进而制备出稀土Eu3+, Tb3+掺杂的稀土层状发光材料。采用较为普通的烷基磺酸盐和烷基羧酸盐为原料进行离子交换,获得了层间距离扩大的层状化合物。超声剥离、离心后得到了稀土掺杂的纳米片发光材料,由于该纳米片材料表面带有一定的正电荷,因此通过LBL自组装的方法,制备了PSS/纳米片复合材料。 2.由于所制备的纳米片发光材料表面存在一定量的与稀土离子的配位水分子,而配位水分子中高频羟基振动会带来一定的能量损失。因此在纳米片的制备过程引入了β—二酮配体HTTA,其独特的配位能力使得稀土离子周围配位水分子被取代,有效减少配位水分子中高频羟基振动所带来的能量损失,并且通过有机配体天线效应敏化其发光。在该有机—无机复合纳米片发光材料中,其荧光性能得到了显著的增强,单色性效果明显提高,并且其激发光谱从原材料的Eu-O电荷跃迁转移到有机配体的π-π*。经TTA修饰后的纳米片用于胆红素的检测具有很高的灵敏度。 3.采用烷基磺酸盐和多种烷基羧酸盐为原料直接合成了不同阴离子插层的稀土层状材料Y1-xEux(OH)5X-nH2O(X=十二烷基磺酸钠、苯甲酸钠、正辛酸钠、对甲苯磺酸钠、丙酸钠等),经剥离后得到表面带正电荷的纳米荧光材料,并对其结构和荧光性能等进行了分析。 4.首次报道了单层氧化钇纳米片的制备。以LnOBr层状化合物为原料,在微波条件下对其进行离子交换,得到了苯甲酸钠插层的材料。在正丁醇中通过超声剥离,制备了表面带正电荷的稀土氧化物纳米片发光材料。与稀土氢氧化物纳米片相比,由于排除羟基对荧光的猝灭作用,稀土氧化物基纳米片发光材料荧光强度大大增强。采用HTTA有机配体修饰后,由于有机配体天线效应,稀土氧化物纳米片荧光性能进一步增强。该HTTA-氧化钇纳米片复合发光材料可以作为大肠杆菌荧光显像剂。 5.以上述合成的稀土氢氧化物及氧化物纳米片表面带正电荷特性,利用电泳沉积在ITO与FTO导电玻璃基板上制备了透明均匀的发光薄膜。 6.以钠基蒙脱土为原料,在乙醇中剥离制备了表面带负电荷的蒙脱土纳米片材料。与稀土铕离子复合,得到具有良好荧光特性的复合材料。采取碳热还原的方法,制备出了二价铕与蒙脱土纳米片发蓝光的复合材料。此外,在水热条件下分别制备了荧光增强的稀土配合物Eu(TTA)3.Tb(TTA)3与蒙脱土纳米片复合发光材料。


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